四川冕宁牦牛坪稀土矿床碳酸岩熔体-流体演化过程中REE、Cu、Pb和Zn的分配行为研究

岩浆-热液演化过程中元素的分配行为是当今地质学研究的热点和前沿课题，其制约了富含矿流体出溶及矿质迁移、富集，具有重要的科学意义。前人对碳酸岩的成因、岩浆起源、岩浆演化、碳酸岩流体等方面进行了大量的工作，但对碳酸岩熔体-流体演化过程上中元素的分配行为很少涉及。已有的元素在岩浆-热液演化过程中的分配行为研究多是针对的长英质岩浆-热液过程进行的。牦牛坪稀土碳酸岩时代新、代表碳酸岩岩浆-热液演化过程的各种包裹体类型丰富、保存好，是国内开展碳酸岩熔体-流体演化过程研究的最佳地区。本项目拟通过碳酸岩熔体-流体演化过程中形成的熔体、熔流体和流体包裹体详细的岩相学和单个包裹体定量成分测定，对碳酸岩熔体-流体演化过程中稀土和其它成矿金属元素（Pb、Zn、Cu ）在熔体/流体不混溶过程、富CO2超临界流体分相过程中的分配行为进行研究，探讨与碳酸岩有关的矿质迁移及富集机制，促进碳酸岩成矿理论的发展。

牦牛坪稀土矿床探明资源量居世界第三位，是一与岩浆碳酸岩有关的世界级稀土矿床。矿床成因与喜山期碳酸岩碱性杂岩体密切相关。通过对碳酸岩中主要脉石矿物萤石、石英和稀土矿物的包裹体岩相学研究表明，矿区包裹体类型多样，萤石中的富含硫酸盐子矿物的熔流体包裹体记录了碳酸岩浆早期出溶流体的特征，而石英和稀土矿物中富CO2包裹体记录了主成矿阶段的流体特征。 .包裹体岩相学、显微测温及成分分析（SEM/EDS、LRM、PIXE和LA-ICP-MS）表明，早期出溶流体为高温、高压、高密度（高达2.4g/cm3）的超临界流体，其中富含CO2、SO4和K、Na、Ca、Sr、Ba、REE等多种阳离子。出溶流体密度与碳酸岩熔体密度相差较小，不易迅速向上聚集、排泄及远距离迁移，这是造成稀土矿化主要发育于碳酸岩体内或其周边的原因。碳酸岩流体演化过程中硫酸盐熔体与流体的不混溶及硫酸盐矿物的结晶分异造成残余流体中REE的富集和部分稀土矿物的沉淀，并使流体演化为富CO2流体。CO2与水的不混溶是造成稀土大规模沉淀的主要机制。包裹体成分的LA-ICP-MS结果表明，早期出流体中富含稀土，其含量可达7000ppm以上，远高于碳酸岩稀土总量的平均值，表明在碳酸岩流体出溶过程中稀土主要富集于流体中，稀土在碳酸岩出溶流体与碳酸岩熔体之间的分配系数>>1；石英中富CO2包裹体的REE含量明显降低，表明从初始流体到富CO2流体稀土溶解能力大大降低，这也是造成稀土沉淀的重要原因，稀土在硫酸盐熔体/富CO2流体、硫酸盐矿物/富CO2流体之间的分配系数与<<1。而铅、锌等其它成矿金属（如Cu）在早期出溶的碳酸岩流体和富CO2流体中的含量差别较小，且在富CO2流体中更高，表明铅锌在流体演化过程中主要富集在富CO2流体中，并可继续迁移形成远程铅锌矿化。.综合成矿带典型矿床的地质、地球化学研究成果，首次系统地建立了与碳酸岩有关的稀土成矿模型。提出控制稀土成矿的一级构造为克拉通边缘，而走滑断裂做为控制幔源岩浆上升的通道控制了碳酸岩体和矿床的就位。碳酸岩体顶部由于流体相对聚集，形成脉状、网脉状和伟晶状矿化，并形成较大范围的霓长岩化蚀变，深部主要表现为中粗粒-细粒碳酸岩及共中囊团状、浸染状稀土矿化，霓长岩化蚀变较弱；碳酸岩体边部或顶部则由于碳酸岩浆的高压和低粘度形成由碳酸岩胶结的角砾岩带和角砾岩型稀土矿化。